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为何选择(zé)多旋(xuán)翼(yì)?

在操控(kòng)性方面,多旋翼的(de)操控是最(zuì)简单的。它(tā)不需要跑道便可(kě)以(yǐ)垂直起降,起飞后可在空中悬停。它(tā)的操控原(yuán)理(lǐ)简单,操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下(xià)和偏航(háng)方向的运动。在自(zì)动驾驶(shǐ)仪方(fāng)面(miàn),多旋翼自驾仪控制方法简(jiǎn)单,控制器参数调节也很(hěn)简单。相对而言,学习(xí)固定翼和直(zhí)升机的(de)飞行(háng)不是简单的事情。固定翼飞行(háng)场地要求(qiú)开阔,而(ér)直升机飞行过程中(zhōng)会(huì)产生通道间(jiān)耦合,自(zì)驾(jià)仪控制器(qì)设计困难,控制器调(diào)节也很困(kùn)难。

在可(kě)靠性方面,多旋(xuán)翼也是表现最出色的。若(ruò)仅考虑机械的可靠性,多(duō)旋翼没有活动部件,它(tā)的可靠性基本(běn)上取决于无刷电机(jī)的(de)可靠性(xìng),因此(cǐ)可靠性较高(gāo)。相(xiàng)比较(jiào)而言(yán),固(gù)定翼和直升机有活动(dòng)的机械连接(jiē)部件,飞行过程(chéng)中会产生磨损,导致可靠性(xìng)下(xià)降。而且(qiě)多旋翼能够悬停,飞行范围(wéi)受(shòu)控,相(xiàng)对固定翼更安全。

在勤务性方面(miàn),多(duō)旋翼的勤务性是(shì)最高的(de)。因其结构简单,若电机、电子(zǐ)调速器、电池、桨和机(jī)架损坏,很容易替换。而固(gù)定翼和(hé)直升机零件比较多,安装(zhuāng)也需要技巧,相对比较麻(má)烦。

在续(xù)航(háng)性能方面,多旋翼(yì)的(de)表(biǎo)现明显弱于其他两(liǎng)款,其(qí)能量转换效率低下。

在承载性能方面(miàn),多旋翼也是三者中(zhōng)最差的。

对于这三(sān)种(zhǒng)机型,操控性与飞机结构和飞行原理相关,是很难改变的(de)。在可靠性和勤务性方面(miàn),多旋翼始终(zhōng)具备优(yōu)势。随着(zhe)电池能量密度(dù)的不断提升(shēng)、材料的轻型化和机载设备的不断(duàn)小型化,多旋翼的优势将进一步凸显。因此(cǐ),在大(dà)众市场,“刚性(xìng)”体验(yàn)最终让人们选择了多旋翼。

然而,多旋翼也有自身的发(fā)展瓶颈。它(tā)的运动(dòng)和简单结(jié)构(gòu)都依(yī)赖于螺旋桨及时的(de)速(sù)度改变,以调整力和力矩,该(gāi)方(fāng)式不宜(yí)推广到更大尺寸的多旋翼。第(dì)一,桨叶尺(chǐ)寸(cùn)越大,越难迅速改变其(qí)速度。正是因(yīn)为如此,直升(shēng)机主(zhǔ)要是靠改变桨距而不是速度来改变升力。第二,在(zài)大(dà)载重下,桨的(de)刚性需(xū)要进一步提高(gāo)。螺旋桨(jiǎng)的上下振动会导致刚性(xìng)大(dà)的桨很容易折断,这与(yǔ)我们平(píng)时(shí)来回折铁丝便可(kě)将铁丝折断同理。因此,桨(jiǎng)叶的柔(róu)性是很(hěn)重要的,它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响(xiǎng)。正因为如此(cǐ),为了减少桨叶(yè)的疲劳,直升(shēng)机采用了(le)一个容(róng)许桨叶在旋转过(guò)程中上下运(yùn)动(dòng)的铰链。如果要提供大载重,多旋翼(yì)也需要增加(jiā)活动部件或加入涵道和(hé)整(zhěng)流片。这相当于(yú)一个多旋翼含有多个直升机结构。这样多旋(xuán)翼的(de)可靠性和维护(hù)性就会(huì)急剧下降,优势也就不那么明显了。当然,另一种增加(jiā)多(duō)旋翼载(zǎi)重能力的可行方案便是增加桨叶数量(liàng),增至18个(gè)或32个(gè)桨。但该(gāi)方式会极(jí)大地降(jiàng)低可靠性、维(wéi)护性和续航性。

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